CN109609842A - 一种耐大气腐蚀特厚板q355gnh钢板及其生产方法 - Google Patents

一种耐大气腐蚀特厚板q355gnh钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH及其生产方法，通过合理的成分设计，以及KR铁水预处理、转炉冶炼、吹氩处理、LF精炼、V精炼、连铸、加热、控轧控冷、堆冷、调质技术等一系列步骤来完成钢板的生产。与现有技术相比，本发明能将奥氏体一定量的晶粒分割成多个区域，并在后期冷到贝氏体转变温度后，被分割的各区内不同取向亚晶界上的析出物促使贝氏体在各亚晶界形核，亚晶的取向差引起各亚晶贝氏体束方向不同，并且各束贝氏体的长大过程受亚晶界的限制；在双相区淬火后得到软、硬相结合的组织，即游离铁素体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，从而完成本发明。

Description

一种耐大气腐蚀特厚板Q355GNH钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及宽厚板生产技术领域，具体涉及到一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH及其生产方法。
背景技术
耐大气腐蚀Q355GNH钢板，该产品工艺解决了低低焊接裂纹敏感性、耐大气腐蚀、止裂型特厚高性能钢板生产难度大、工艺装备要求特殊、生产成本高、质量不稳定、工艺路线长等问题，适应了可持续发展的要求，并加快结构调整，推动产业升级，实现企业产品质量升级，对于增强企业竞争力具有十分重要的作用。产品经用户使用质量稳定，成本降低，得到用户的好评。耐大气腐蚀特厚板Q355GNH钢板属于特殊高附加值钢，其产品性能稳定，降低了用户的负担和使用风险，具有广阔的发展前景。
发明内容
针对上述问题，本发明人经过反复理论计算、并不断试验摸索，获得了一种耐大气腐蚀特厚板Q355GNH钢板及其生产方法，从而完成了本发明。
因此，本发明的目的在于提供一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH及其生产方法，有效降低了生产难度，生产成本低，制得的钢板质量稳定、工艺路线短，制备效率较高。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH，该钢板的厚度为120mm，包含以下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.07～0.11、Si：≤0.40、Mn：0.85～1.00、P：0.75～0.85、S≤0.005、Cr：0.35～0.45、Ni：0.15～0.25、Mo≤0.30、Nb：0.015～0.025，V：0.02～0.030，B≤0.0006，其它为Fe和残留元素，碳当量Ceq≤0.39，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20。
一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a.KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003％，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；
b.转炉冶炼：采用100/120吨顶底复吹转炉，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；
c.吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃；
d.LF精炼：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；
e.VD精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间1.7min，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；
f.连铸：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速为0.7m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；
g.加热：合理的钢坯加热制度即可以保证合金第二相粒子在加热过程中充分固溶，又能保证奥氏体晶粒不发生粗化；Nb元素完全固溶温度为1150℃；在高温激光试验中观察了钢板原始奥氏体随温度变化的情况，在不同加热温度下的奥氏体晶粒变化图中可以看到，加热温度从1100℃提高至1180℃时，原始奥氏体晶粒尺寸仍然处于60μm以下；当加热温度提高至1250℃时，原始奥氏体晶粒开始出现合并和不均匀长大，晶粒尺寸达到100μm，发生粗化；根据Irvine经验公式计算和高温激光观察结果，遵循钢坯充分加热原则，选取合金充分固溶的平衡温度以上30～50℃做为均热温度，因此钢坯加热温度选定为1180～1200℃，加热时间按照1min/mm进行计算；
h.控轧控冷：利用高温再结晶直接轧制技术，在小于压缩比4的情况下，通过有限的轧制道次实现钢坯心部晶粒组织的充分碎化和缺陷的最大限度焊合；同时结合未再结晶轧制技术细化轧后钢板的奥氏体晶粒，保持未再结晶区的轧制变形量，可以获得充分压扁的变形奥氏体，积累形变和位错，创造更多的形核位置，促进相变后获得细小的相变组织；
i.堆冷：堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥48小时；
j.调质：保持淬火后组织中一定量的铁素体组织主要是用于提高钢板的韧性水平，而贝氏体组织仍作为确保钢板强度的主要组织。但实际生产中特厚板的冷却速率是不能有效的控制的，那么只有通过两相区的亚温淬火，该钢种通过830～870℃淬火温度，保温时间1.8-2.2min/mm，保留部分未溶的铁素体阻止已转变的奥氏体长大，把奥氏体一定量的晶粒分割成多个区域，并在后期冷到贝氏体转变温度后，被分割的各区内不同取向亚晶界上的析出物促使贝氏体在各亚晶界形核，亚晶的取向差引起各亚晶贝氏体束方向不同，并且各束贝氏体的长大过程受亚晶界的限制；在双相区淬火后得到软、硬相结合的组织，即游离铁素体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，从而完成本发明。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的特征作进一步描述。
实施例
生产一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH，该钢板的厚度为120mm，包含以下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.07～0.11、Si：≤0.40、Mn：0.85～1.00、P：0.75～0.85、S≤0.005、Cr：0.35～0.45、Ni：0.15～0.25、Mo≤0.30、Nb：0.015～0.025，V：0.02～0.030，B≤0.0006，其它为Fe和残留元素，碳当量Ceq≤0.39，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20。
上述钢板按照以下步骤来实现：
a.KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003％，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；
b.转炉冶炼：采用100/120吨顶底复吹转炉，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；
c.吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃；
d.LF精炼：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；
e.VD精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间1.7min，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；
f.连铸：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速为0.7m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；
g.加热：合理的钢坯加热制度即可以保证合金第二相粒子在加热过程中充分固溶，又能保证奥氏体晶粒不发生粗化；Nb元素完全固溶温度为1150℃；在高温激光试验中观察了钢板原始奥氏体随温度变化的情况，在不同加热温度下的奥氏体晶粒变化图中可以看到，加热温度从1100℃提高至1180℃时，原始奥氏体晶粒尺寸仍然处于60μm以下；当加热温度提高至1250℃时，原始奥氏体晶粒开始出现合并和不均匀长大，晶粒尺寸达到100μm，发生粗化；根据Irvine经验公式计算和高温激光观察结果，遵循钢坯充分加热原则，选取合金充分固溶的平衡温度以上30～50℃做为均热温度，因此钢坯加热温度选定为1180～1200℃，加热时间按照1min/mm进行计算；
h.控轧控冷：利用高温再结晶直接轧制技术，在小于压缩比4的情况下，通过有限的轧制道次实现钢坯心部晶粒组织的充分碎化和缺陷的最大限度焊合；同时结合未再结晶轧制技术细化轧后钢板的奥氏体晶粒，保持未再结晶区的轧制变形量，可以获得充分压扁的变形奥氏体，积累形变和位错，创造更多的形核位置，促进相变后获得细小的相变组织；
i.堆冷：堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥48小时；
j.调质：保持淬火后组织中一定量的铁素体组织主要是用于提高钢板的韧性水平，而贝氏体组织仍作为确保钢板强度的主要组织。但实际生产中特厚板的冷却速率是不能有效的控制的，那么只有通过两相区的亚温淬火，该钢种通过830～870℃淬火温度，保温时间1.8-2.2min/mm，保留部分未溶的铁素体阻止已转变的奥氏体长大，把奥氏体一定量的晶粒分割成多个区域，并在后期冷到贝氏体转变温度后，被分割的各区内不同取向亚晶界上的析出物促使贝氏体在各亚晶界形核，亚晶的取向差引起各亚晶贝氏体束方向不同，并且各束贝氏体的长大过程受亚晶界的限制；在双相区淬火后得到软、硬相结合的组织，即游离铁素体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，从而完成本发明。
本发明的实施例，在成分设计中，低碳成分复合加入Cu、Cr、Ni等元素，适应不同腐蚀环境；采用洁净钢冶炼技术，有效控制夹杂物含量及低倍质量；利用轧机大轧制力及扭矩优势，控轧过程采用高温低速大压下，确保铸态组织均匀细化，同时有效减轻内部偏析、疏松；同时控轧控温过程中充分利用再结晶区和未再结晶区轧制技术，细化轧后钢板的奥氏体晶粒；通过两相区的亚温淬火，该钢种通过830～870℃淬火温度，保温时间1.8-2.2min/mm，保留部分未溶的铁素体阻止已转变的奥氏体长大，目的是在双相区淬火后得到软、硬相结合的组织，即铁素体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，提高特厚钢板的韧性。
下表反映了制得的120mmQ355GNH钢板的实物性能
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH，其特征在于：该钢板的厚度为120mm，包含以下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：C：0.07～0.11、Si：≤0.40、Mn：0.85～1.00、P：0.75～0.85、S≤0.005、Cr：0.35～0.45、Ni：0.15～0.25、Mo≤0.30、Nb：0.015～0.025，V：0.02～0.030，B≤0.0006，其它为Fe和残留元素，碳当量Ceq≤0.39，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.20。
2.一种耐大气腐蚀特厚钢板Q355GNH的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a.KR铁水预处理：到站铁水必须扒前渣与扒后渣，保证液面渣层厚度≤20mm，铁水经KR搅拌脱硫后保证铁水S≤0.003％，保证脱硫周期≤21min、脱硫温降≤20℃；
b.转炉冶炼：采用100/120吨顶底复吹转炉，铁水温度≥1270℃，铁水装入量误差按±1t来控制，过程枪位按前期1.0-1.3m、中期1.2-1.6m、后期1.0-1.1m控制，造渣碱度R按2.5-4.0控制，出钢过程中向钢包内加硅铝钡钙、锰铁合金、硅铁合金和石灰、萤石，出钢前用挡渣塞挡前渣出钢，出钢结束前采用挡渣锥挡渣，保证渣层厚度≤30mm，转炉出钢过程中要求全程吹氩；
c.吹氩处理：氩站一次性加入铝线，在氩站要求强吹氩3min，流量200-500NL/min，钢液面裸眼直径控制在300～500mm，离氩站温度不得低于1570℃；
d.LF精炼：精炼过程中全程吹氩，加入渣料，碱度按4.0-6.0控制，加入脱氧剂，加热采用电流进行加热，加热时间按两次控制，一加热7-12min、二加热6-10min，二加热过程中补加脱氧剂，并要求粘渣次数大于6次，离站前加入硅钙线，加硅钙线前必须关闭氩气，不采用真空脱气的上钢温度1565±15℃，采用真空脱气的上钢温度1610±15℃；
e.VD精炼：VD真空度必须达到67Pa以下，保压时间必须≥15min，破真空后软吹2-5min或不吹，软吹过程中钢水不得裸露，在线包抽真空时间1.7min，覆盖剂保证铺满钢液面，加覆盖剂前必须关闭氩气，上钢温度1565±15℃；
f.连铸：浇钢前保证铸机设备状况良好，中包过热度15±5℃，拉速为0.7m/min，比水量：0.80L/kg，电搅：900A、5Hz、30s-3-30s，连铸浇钢要求全程保护浇铸，大包开浇后1min内必须套保护管，中包浇注过程中必须保证钢液面不见红；浇钢过程中合理控制塞棒吹氩量，保证结晶器液面波动轻微；
g.加热：合理的钢坯加热制度即可以保证合金第二相粒子在加热过程中充分固溶，又能保证奥氏体晶粒不发生粗化；Nb元素完全固溶温度为1150℃；在高温激光试验中观察了钢板原始奥氏体随温度变化的情况，在不同加热温度下的奥氏体晶粒变化图中可以看到，加热温度从1100℃提高至1180℃时，原始奥氏体晶粒尺寸仍然处于60μm以下；当加热温度提高至1250℃时，原始奥氏体晶粒开始出现合并和不均匀长大，晶粒尺寸达到100μm，发生粗化；根据Irvine经验公式计算和高温激光观察结果，遵循钢坯充分加热原则，选取合金充分固溶的平衡温度以上30～50℃做为均热温度，因此钢坯加热温度选定为1180～1200℃，加热时间按照1min/mm进行计算；
h.控轧控冷：利用高温再结晶直接轧制技术，在小于压缩比4的情况下，通过有限的轧制道次实现钢坯心部晶粒组织的充分碎化和缺陷的最大限度焊合；同时结合未再结晶轧制技术细化轧后钢板的奥氏体晶粒，保持未再结晶区的轧制变形量，可以获得充分压扁的变形奥氏体，积累形变和位错，创造更多的形核位置，促进相变后获得细小的相变组织；
i.堆冷：堆垛缓冷温度不低于450℃，堆冷时间≥48小时；
j.调质：保持淬火后组织中一定量的铁素体组织主要是用于提高钢板的韧性水平，而贝氏体组织仍作为确保钢板强度的主要组织。但实际生产中特厚板的冷却速率是不能有效的控制的，那么只有通过两相区的亚温淬火，该钢种通过830～870℃淬火温度，保温时间1.8-2.2min/mm，保留部分未溶的铁素体阻止已转变的奥氏体长大，把奥氏体一定量的晶粒分割成多个区域，并在后期冷到贝氏体转变温度后，被分割的各区内不同取向亚晶界上的析出物促使贝氏体在各亚晶界形核，亚晶的取向差引起各亚晶贝氏体束方向不同，并且各束贝氏体的长大过程受亚晶界的限制；在双相区淬火后得到软、硬相结合的组织，即游离铁素体+贝氏体+残余奥氏体的混合组织，从而完成本发明。
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